1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Проблемы машиностроения и надежности машин
  4. № 6, 2023

Проблемы машиностроения и надежности машин, 2023, № 6, стр. 11-21

ДВУХПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ РАЗРУШЕНИЯ, УЧИТЫВАЮЩИЙ ДВУХМЕРНОЕ СТЕСНЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ПО ФРОНТУ ТРЕЩИНЫ СМЕШАННОГО ТИПА

А. М. Покровский a, *, Ю. Г. Матвиенко b

a Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Москва, Россия

b Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН
Москва, Россия

* E-mail: pokrovsky@bmstu.ru

Поступила в редакцию 24.06.2023
После доработки 03.08.2023
Принята к публикации 20.08.2023

Аннотация

В настоящей статье предложен новый критерий разрушения для трещины смешанного типа (тип I + тип II), основанный на предположении, что максимальные тангенциальные напряжения в зоне предразрушения равны локальной прочности материала. При этом размер зоны предразрушения и локальная прочность определены с учетом несингулярных Тхx- и Тzz-напряжений, входящих в разложение функции напряжений Вильямса. Использование в расчете Тхx- и Тzz-напряжений позволяет описать двухмерное локальное стеснение деформации по фронту трещины в трехмерных телах. В полученное выражение для эффективного коэффициента интенсивности напряжений (КИН), кроме KI и KII входят отношения Тxx- и Тzz-напряжений к пределу текучести, что позволяет учесть стеснение деформаций в поперечном и продольном направлениях фронта трещины соответственно. Приведен пример реализации разработанного критерия применительно к определению разрушающей нагрузки растянутой пластины со сквозной наклонной трещиной. Представлены зависимости Тxx- и Тzz-напряжений по толщине пластины для различных углов наклона трещины и толщин пластины. Показано, что увеличение толщины пластины и уменьшение угла наклона трещины приводят к снижению разрушающей нагрузки.

Ключевые слова: коэффициент интенсивности напряжений, Тxx- и Тzz-напряжения, критерий разрушения, трещина смешанного I + II типа

Список литературы

  1. Erdogan F., Sih G.C. On the Crack Extension in Plates under Plane Loading and Transverse Shear // Journal of Basic Engineering. 1963. V. 85 (4). P. 519.

  2. Черепанов Г.В. Механика разрушения. М.: Изд-во: Регулярная и хаотическая динамика, Институт компьютерных исследований, 2012. 872 с.

  3. Williams M.L. On the Stress Distribution at the Base of a Stationary Crack // Journal of Applied Mechanics. 1957. V. 24 (1). P. 109.

  4. Матвиенко Ю.Г. Двухпараметрическая механика разрушения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2020. 208 с.

  5. Belova O.N., Stepanova L.V. Cofficients of the Williams power expansion of the near crack tip stress field in continuum linear elastic fracture mechanics at the nanoscale // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2022. T. 119. 103298.

  6. Stepanova L.V., Belova O.N. Stress intensity factors, T-stresses and higher order coefficients of the Williams series expansion and their evaluation through molecular dynamics simulations // Mechanics of Advanced Materials and Structures. 2022. V. 30 (15). P. 1. https://doi.org/10.1080/15376494.2022.2084800

  7. Aliha M.R.M., Ayatollahi M.R., Smith D.J., Pavier M.J. Geometry and size effects on fracture trajectory in a limestone rock under mixed mode loading // Eng. Fract. Mech. 2010. V. 77. P. 2200.

  8. Nakamura T., Parks D.M. Determination of elastic T-stress along three-dimensional crack front an interaction integral // Int. J. Solid Struct. 1992. V. 29. P. 1597.

  9. Покровский А.М., Матвиенко Ю.Г. Критерий разрушения, учитывающий двухосное стеснение деформаций по фронту трещины нормального отрыва // Проблемы машиностроения и надёжности машин. 2023. № 4. С. 34.

  10. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. Основы механики разрушения. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 352 с.

  11. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. 544 с.

  12. Справочник по коэффициентам интенсивнорсти напряжений: В 2-х томах. Т. 1: Пер. с англ. / Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир, 1990. 448 с.

  13. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 541 с.

  14. Морозов Е.М., Муземнек А.Ю., Шадский А.С. ANSYS в руках инженера: Механика разрушения. М.: ЛЕНАНД, 2008. 456 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Проблемы машиностроения и надежности машин

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал